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直流电网潮流控制器研究与应用综述

电力系统自动化 2022年第6期46卷 173-183页

作者：拓超群贺之渊徐千鸣刘栋李彬彬谷怀广黄昕昱国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市102209 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

多端直流输电与直流电网技术是解决新能源发电集中并网和远距离传输问题的有效方案。直流潮流控制器(DCPFC)是直流电网稳态潮流调节的核心装备,也可为直流短路暂态故障电流抑制提供限流能力。文中概述了直流电网的发展现状及其对DCPFC... 详细信息

多端直流输电与直流电网技术是解决新能源发电集中并网和远距离传输问题的有效方案。直流潮流控制器(DCPFC)是直流电网稳态潮流调节的核心装备,也可为直流短路暂态故障电流抑制提供限流能力。文中概述了直流电网的发展现状及其对DCPFC的需求,归纳对比了已有DCPFC的工作原理、优缺点和研究现状,着重分析了线间DCPFC的潮流转移原理、拓扑结构和样机进展,总结了故障限流型DCPFC的限流原理、拓扑结构和实验样机。最后,对DCPFC研发和应用中的关键问题进行了展望。

关键词：直流电网潮流控制器故障限流拓扑结构

具有限流功能的模块化直流潮流控制器及其控制

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电力系统自动化 2020年第5期44卷 38-46页

作者：黄昕昱张家奎徐千鸣褚旭王逸超湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 国网河南省电力公司平顶山供电公司河南省平顶山市467000

针对多端直流输电系统线路潮流控制自由度不足的问题,提出一种模块化直流潮流控制器,其采用模块化结构,便于多线间拓展,具备直流故障限流能力。首先,介绍了模块化直流潮流控制器的拓扑结构,建立了其等效电路模型,阐述了潮流控制和故障... 详细信息

针对多端直流输电系统线路潮流控制自由度不足的问题,提出一种模块化直流潮流控制器,其采用模块化结构,便于多线间拓展,具备直流故障限流能力。首先,介绍了模块化直流潮流控制器的拓扑结构,建立了其等效电路模型,阐述了潮流控制和故障限流原理。然后,分析了模块化直流潮流控制器在潮流控制模式下的桥臂功率转移特性,研究了基于交流环流的桥臂功率平衡机理。在此基础上,提出了模块化直流潮流控制器的潮流分配控制和功率平衡控制方法,并详细说明了其在故障限流模式下的控制策略。最后,在PLECS仿真软件中搭建三端直流输电系统,验证了模块化直流潮流控制器在潮流分配、潮流反转、功率阶跃、故障限流等工况下的有效性。

关键词：多端直流输电潮流控制器功率平衡故障限流

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新型直流电网潮流控制器及其控制方法

电力系统自动化 2017年第4期41卷 131-135,169页

作者：何荣凯朱晋霍群海韦统振中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京市100190 中国科学院电工研究所北京市100190

直流潮流控制器能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决直流电网部分线路潮流不可控问题。针对现有直流潮流控制器应用场合的局限性,基于电容线间能量交换的思路,提出一种新型直流潮流控制器拓扑,并对其工作原理和运行特性进... 详细信息

直流潮流控制器能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决直流电网部分线路潮流不可控问题。针对现有直流潮流控制器应用场合的局限性,基于电容线间能量交换的思路,提出一种新型直流潮流控制器拓扑,并对其工作原理和运行特性进行了深入研究。基于新型潮流控制器的多种运行状态,设计了基于脉宽调制(PWM)的控制策略,并以其中一种运行状态为例,研究了各状态变量之间的关系。最后,在电磁暂态仿真软件中搭建等效三端直流环网模型,验证了所提出的直流电网潮流控制器拓扑方案与控制策略的可行性与有效性。

关键词：直流电网环网潮流控制器等效模型新型拓扑

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同相供电系统潮流控制器容量的优化配置

电力系统自动化 2013年第8期37卷 59-64页

作者：张丽艳李群湛易东周福林邱大强西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031

首先建立了潮流控制器(PFC)综合补偿的数学模型,给出了针对任意三相—两相接线变压器的PFC综合补偿电流的通用表达式;进而提出了以牵引变电所完全补偿和满意补偿为目标的PFC容量综合配置方法。利用3种不同的牵引负荷,分别对按照2类补偿... 详细信息

首先建立了潮流控制器(PFC)综合补偿的数学模型,给出了针对任意三相—两相接线变压器的PFC综合补偿电流的通用表达式;进而提出了以牵引变电所完全补偿和满意补偿为目标的PFC容量综合配置方法。利用3种不同的牵引负荷,分别对按照2类补偿目标设计的PFC容量综合配置方案进行分析和比较。实例分析表明,采用文中所提出的配置方法,PFC可在负荷周期内满足满意补偿的目标,显著降低了自身的工程造价,同时实现了对装置容量的充分利用。

关键词：牵引供电系统潮流控制器补偿容量无功补偿负序补偿

同相供电系统潮流控制器可靠性建模与冗余分析

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电网技术 2017年第12期41卷 4022-4029页

作者：陈民武宋雅琳刘琛解绍锋朱远帆西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031

潮流控制器是电气化铁路同相供电系统的核心组件,其可靠性评估与冗余设计对同相供电系统的安全运行至关重要。计及实际牵引负荷随机性和冲击性对功率元件结温波动的影响,采用功率损耗以及热网络模型计算功率元件结温。结合Coffin-Manso... 详细信息

潮流控制器是电气化铁路同相供电系统的核心组件,其可靠性评估与冗余设计对同相供电系统的安全运行至关重要。计及实际牵引负荷随机性和冲击性对功率元件结温波动的影响,采用功率损耗以及热网络模型计算功率元件结温。结合Coffin-Manson元件失效模型,提出了潮流控制器功率模块失效率计算方法。针对同相供电装置特殊拓扑结构,研究运行过程中功率模块级联级数的变化对元件失效率的影响,建立了潮流控制器k/n(G)动态可靠性评估模型与评估流程。以山西中南部铁路沙峪牵引变电所5 MVA工程样机为例,对功率模块的冗余性进行分析,优化了潮流控制器级联模块数,为同相供电系统的工程设计和运行维护提供了必要依据。

关键词：同相供电潮流控制器结温 k n(G)动态模型冗余分析

采用潮流控制器的贯通型牵引供电系统负序治理模型及控制策略

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 155-161页

作者：郭旭刚中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵... 详细信息

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵引供电系统拓扑结构和数学模型的基础上,设计合理的约束参数和控制策略,通过控制补偿装置改变电力系统侧功率分布,从而实现负序补偿;采用MATLAB/Simulink仿真试验平台,分析补偿装置所需容量随负序补偿程度的变化规律,并计算最小化负序补偿容量,对补偿方案进行验证。结果表明:基于功率转移的负序补偿方案能够灵活调节公共连接点处负序功率和无功功率含量;可将公共连接点处三相电压不平衡度的最大值降低至4%,95%统计值降低至2%,满足了国家标准,从而验证了基于功率转移负序补偿方案的有效性。

关键词：牵引供电系统贯通供电负序补偿无功补偿潮流控制器

基于双星型多电平潮流控制器与YNvd变压器的同相供电系统

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电力系统保护与控制 2019年第8期47卷 9-16页

作者：周净轩罗隆福王海龙湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

针对高速电气化铁路领域中存在的负序、谐波与电分相问题,提出了一种基于双星型多电平潮流控制器与YNvd平衡变压器的新型铁路同相供电系统。该双星型多电平潮流控制器为交交变换结构,由四个多电平级联型H桥子模块链节组成,无需直流母线... 详细信息

针对高速电气化铁路领域中存在的负序、谐波与电分相问题,提出了一种基于双星型多电平潮流控制器与YNvd平衡变压器的新型铁路同相供电系统。该双星型多电平潮流控制器为交交变换结构,由四个多电平级联型H桥子模块链节组成,无需直流母线电容。与潮流控制器两端均通过降压隔离变压器连接于变压器二次侧的传统作法不同,该系统将双星型多电平潮流控制器的一侧连接于YNvd平衡变压器二次侧?相分接头,减少了一个降压隔离变压器的成本。分析了该同相供电系统的拓扑结构与工作原理,提出了一种综合控制策略,最后通过仿真验证了所提方案的可行性与有效性。

关键词：同相供电系统潮流控制器模块化多电平平衡变压器负序电流谐波

旋转潮流控制器与统一潮流控制器和Sen Transformer的对比

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电网技术 2016年第3期40卷 868-874页

作者：谭振龙张春朋姜齐荣秦晓辉印永华电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

潮流控制器能够优化电力系统的潮流分布,提高电力系统的稳定极限。目前主要有3种典型的潮流控制器,分别是旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)和Sen Transformer(... 详细信息

潮流控制器能够优化电力系统的潮流分布,提高电力系统的稳定极限。目前主要有3种典型的潮流控制器,分别是旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)和Sen Transformer(ST)。由于3种潮流控制器的机理各不相同,因此控制特性也各有差异。为此,研究了3种潮流控制器的工作原理,并分析了潮流控制器对输电系统功率特性的影响。在此基础上,从稳态控制特性、暂态控制特性、成本与损耗方面对3种潮流控制器进行了对比分析和仿真,总结了各自的优劣和适用场合,并指出了RPFC在电力系统潮流控制中的应用前景。UPFC控制性能很强,但成本高,承受故障能力弱;ST成本很低,但控制性能差;RPFC应用于电力系统的潮流控制具有较高的性价比,能够满足大多数情况下电力系统对潮流控制的要求,具有很好的应用前景。

关键词：潮流控制器工作原理对比适用场合

基于串并联型潮流控制器的互联双极直流电网不平衡功率控制

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电力系统自动化 2022年第23期46卷 160-169页

作者：王洪彬周念成廖建权郭春生王强钢范炳昕输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044 四川大学电气工程学院四川省成都市610065

互联双极直流电网的不平衡潮流将增大网络的损耗甚至影响系统的正常运行。文中提出一种基于串并联型潮流控制器(SP-PFC)的互联双极直流电网不平衡功率抑制策略。首先,介绍了SP-PFC的拓扑及工作模式,然后推导了恒功率控制下SP-PFC的输出... 详细信息

互联双极直流电网的不平衡潮流将增大网络的损耗甚至影响系统的正常运行。文中提出一种基于串并联型潮流控制器(SP-PFC)的互联双极直流电网不平衡功率抑制策略。首先,介绍了SP-PFC的拓扑及工作模式,然后推导了恒功率控制下SP-PFC的输出电压和线路电流表达式。由于SP-PFC的输出电压和电流呈非线性关系,在额定工作点处将SP-PFC进行线性化,并对比了线性和非线性模型的区别。在此基础上,分析了不平衡负荷及受端电压对SP-PFC输出电压和线路电流的影响。建立了含SP-PFC的双极直流电网小信号模型,分析了含SP-PFC的双极直流电网的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建了含SP-PFC的双极直流电网仿真模型,对SP-PFC抑制不平衡功率的有效性进行了验证。

关键词：柔性互联双极直流电网直流配电网潮流控制器不平衡潮流恒功率控制

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